【word】 论述激光器的基本组成及其应用
论述激光器的基本组成及其应用
论述激光器的基本组成及其应用
冯波
(大庆市质量技术监督局,大庆163311)
【关键词】激光器;激光工作物质;激励(泵浦)系统:光学共振腔
一
,激光器基本组成
激光器的组成基本相同的.即由激
光工作物质,激励(泵浦)系统,光学共振
腔三个部分组成.工作物质具有亚稳能
级是使受激辐射占主导地位.从而实现
光放大.激励是工作物质吸收外来能量
后激发到激发态,为实现并维持粒子数
反转创造条件.谐振腔可使腔内的光子
有一致的频率,相位和运行方向,从而使
激光具有良好的定向性和相干性.
1.激光工作物质是组成激光器的核
心部分.它是一种可以用来实现粒子数
反转和产生光的受激发射作用的物质体
系.本身可以是固体(晶体,玻璃等),气
体(原子气体,离子气体,分子气体),半
导体,液体(有机或无机液体)等材料.
对激光工作物质的主要要求,是尽
可能在其工作粒子的特定能级间实现较
大程度的粒子数反转,并使这种反转在
整个激光发射作用过程中尽可能有效地
保持下去;为此,要求工作物质具有合适
的能级结构和跃迁特性.只有能实现能
级跃迁的物质才能作为激光器的工作物
质.理想的工作物质应该具备以下三种
特性:工作粒子易于被有效激励的特性:
工作粒子易于在激光作用高能级上得到
积累或集居的特性:激光跃迁低能级上
工作粒子易于被去空的特性.但对任何
一
种实际的工作物质而言,均不能完全
具备这些特性,需采取一些辅助措施.例
如,采取工作物质敏化的方式或者辅助
粒子能量传递的间接方法,可增强工作
粒子易于被激励的特性:采取降低温度
或者辅助粒子的能量转移消激发的方
54活力2011.11
式,可加强工作粒子在激光作用低能级
上的去空特性.
2.激励(泵浦)系统.激励(泵浦)系
统的作用是给工作物质以能量,即将原
子由低能级激发到高能级的外界能量.
通过强光照射工作物质而实现粒子数反
转的方法称为光泵法.例如红宝石激光
器,是利用大功率的闪光灯照射红宝石
(工作物质)而实现粒子数反转,造成了
产生激光的条件.通常可以有光能源,热
能源,电能源,化学能源等.
根据工作物质和激光器运转条件的
不同,可以采取不同的激励方式和激励
装置,常见的有以下四种.?光学激励
f光泵).是利用外界光源发出的光来辐照
工作物质以实现粒子数反转的.整个激
励装置,通常是由气体放电光源(如氙
灯,氪灯)和聚光器组成,这种激励方式
也称作灯泵浦.?气体放电激励.是利用
在气体工作物质内发生的气体放电过程
来实现粒子数反转的,整个激励装置通
常由放电电极和放电电源组成.?化学
激励.是利用在工作物质内部发生的化
学反应过程来实现粒子数反转的.通常
要求有适当的化学反应物和相应的引发
措施.?核能激励.是利用小型核裂变反
应所产生的裂变碎片,高能粒子或放射
线来激励工作物质并实现粒子数反转
的.
3.光学共振腔.光学共振腔是激光
器的重要部件.通常是由具有一定几何
形状和光学反射特性的两块反射镜按特
定的方式组合而成.其作用.一方面是提
供一定的光学反馈能力.使某些光子能
在腔内多次往反以形成持续振荡.是由
通常组成腔的两个反射镜的几何形状
(反射面曲率半径)和相对组合方式所决
定;另一方面则是对振荡光束的方向和
频率进行限制.以保证输出激光的高单
色性和高定向性.是由给定共振腔型对
腔内不同行进方向和不同频率的光.具
有不同的选择性损耗特性所决定的.最
简单的光学共振腔是由放置在氦氖激光
器两端的两个相互平行的反射镜组成.
二,激光器的在检测工作中的应用
激光技术在检测工作中主要是利用
激光的优异特性.将它作为光源,配以相
应的光电元件来实现的.如全自动蒸馏
测定仪利用激光的特性自动测量样品馏
出的液位.它具有精度高,测量范围大,
检测时间短,非接触式等优点,常用于测
量长度,位移,速度,振动等参数.当测定
对象物受到激光照射时,激光的某些特
性会发生变化.通过测定其响应如强度,
速度或种类等.就可以知道测定物的形
状,物理,化学特征,以及他们的变化量.
响应种类有:光,声,热,离子.中性粒子
等生成物的释放,以及反射光,透射光,
散射光等的振幅,相位,频率,偏振光方
向以及传播方向等的变化.
参考文献:
[1]陈鹤鸣.激光原理及应用【M】.电子工业
出版社.
[2]李兴国.激光器概述[M】.商务出版社.
口
(编辑/李舶)
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